美国加利福尼亚州帕萨迪纳—据 NASA 朱诺号探测器的观测结果,木星的条纹不仅仅是表面现象,它揭示了关于这颗巨行星的许多新惊喜。
朱诺号于 7 月 抵达木星系统。8 月 27 日,探测器近距离飞掠该行星,朱诺号首席研究员斯科特·博尔顿表示,在此期间,科学团队本应校准朱诺号的仪器并熟悉木星周围的强烈环境。但这次遭遇比预期的更有成果。
木星大胆而色彩鲜艳的条纹是云层,光学光线无法穿透它们以观察下方的情况。然而,朱诺号携带了微波仪器,每种仪器都可以探测不同深度的云层;这些仪器共同作用,可以有效地像剥洋葱一样剥开云层。基于微波数据的艺术家印象图揭示了一个引人注目的特征:一些条纹在云层深处仍然可见。[照片:NASA 朱诺号木星任务]
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博尔顿在美国天文学会行星科学部 2016 年会议的新闻发布会上说:“区域和带状结构仍然存在于深处。”“因此,无论是什么使这些颜色,无论是什么使这些条纹,都仍然存在于木星深处。这对许多科学家来说是一个惊喜。我们不知道这是否只是表面现象。”
博尔顿说,新图像穿透到 表面云层下方约 200 至 250 英里(350 至 400 公里)的深度。他指出,在云层顶部看到的条带与在后续层中看到的条带并不完全相同,尽管显然存在很强的相似性。
博尔顿说:“它们正在演变。它们没有保持不变。”这一发现“暗示了木星大气层深层的动力学和化学性质。这是我们第一次看到任何巨行星大气层在其层下方的样子。因此,我们正在非常基础的层面上了解大气动力学。”
另一个令人叹为观止的结果来自 JunoCam,这是一个用于公共宣传的可见光相机。该仪器拍摄了木星的晨昏线快照,即夜晚变为白昼的地方。与观察月球的晨昏线的情况一样,光线的变化会投下阴影,使观看者能够看到许多三维特征(例如能够看到月球陨石坑的深度)。
在朱诺号的照片中,科学家们发现了一个上升到主要大气层上方的气旋。这场风暴似乎高约 52 英里(85 公里),宽约 4,300 英里(7,000 公里),超过地球宽度的一半。
更多惊喜
研究人员表示,第一次飞掠也表明,科学家们对木星内部正在发生的事情还有很多需要了解。朱诺团队发现,非常靠近行星时,木星的磁场、极光和引力场(即行星在太空中不同点的重力特征)都带来了惊喜。
木星上的极光最初由哈勃太空望远镜发现,与地球两极天空中闪烁的北极光和南极光非常相似。但是朱诺号在 8 月 27 日收集的数据使科学家们对木星极光的模型产生了疑问。
博尔顿在会议上的一次谈话中说:“我们在 8 月 27 日测量的极光没有任何符合预期。”探测器飞越极光,并开启了多种仪器,但是“我们期望看到的东西没有在那里,而我们没有期望看到的东西却在那里。”
博尔顿说:“我们正在整理它。[在极光和理解那个复杂系统方面,]我们肯定有一项发现任务。”
此外,当朱诺号加速飞向木星时,行星磁场的测量结果与行星模型相当吻合。但是,在探测器到达离行星最近点之前的最后几分钟,数据与预测结果截然不同,表明磁场比预期的要强得多,博尔顿说。这意味着内部磁场“比人们想象的要复杂得多”,他说。
但是,当然,博尔顿指出,以前从未有探测器如此接近木星,朱诺号任务的目的是收集数据,以检验这些模型。
更多惊喜来自木星引力场的初步测量(即行星在太空中不同点的重力强度和方向)。博尔顿说,朱诺团队成员最初制作的行星内部引力场模型“已经不得不根据这些早期测量结果重新制作场模型”。他说:“内部引力场也隐藏着许多秘密,将帮助我们了解木星。”
更多科学成果即将到来
朱诺号绕木星的轨道不是圆形的。相反,探测器会形成一个环路,使其非常靠近行星——在云层顶部 3,100 英里(5,000 公里)以内——然后远入太空,然后再环绕回来进行另一次近距离飞掠。木星周围环绕着一个甜甜圈形状的强烈辐射环,很容易摧毁大多数电子设备。朱诺号凭借其独特的轨道,进行了一次 穿针引线般的机动,在行星和辐射环之间穿梭。
目前,朱诺号每 53 天绕轨道运行一次。朱诺号原计划于 10 月 19 日点燃引擎,将其轨道缩短至每 14 天一次。由于发动机阀门出现问题,朱诺号团队已将发动机点火推迟到问题得到诊断之后。博尔顿说,如果朱诺号保持在 53 天的轨道上,仍然能够完成其科学任务。
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